Математическое моделирование спокойной и возмущенной верхней термосферы тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 25.00.29, кандидат физико-математических наук Доронина, Елена Николаевна

• Доронина, Елена Николаевна
• кандидат физико-математических наук
• 2009

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Доронина, Елена Николаевна

Введение.

Глава I. Термосфера и методы ее исследования.

1.1 Введение.

1.2 Экспериментальные исследования.

1.3 Приливы.

1.4 Эмпирические модели.

1.5 Теоретические модели.

Глава II. Модель верхней атмосферы Земли (UAM).

2.1 Введение.

2.2. Блок нейтральной атмосферы и нижней ионосферы.

2.2.1. Субблок нейтральной атмосферы.

2.2.2. Уравнения непрерывности для компонент нейтрального газа.

2.2.3. Уравнение движения.

2.2.4. Уравнение теплового баланса.

2.2.5. Начальные условия.

2.2.6. Граничные условия.

2.2.7. Субблок нижней ионосферы (ионосферные области D, Е и F1).

2.3. Блок F2 области ионосферы и внешней ионосферы.

2.4. Блок расчета электрического поля и магнитосферный блок.

2.5. Входные параметры.

2.6. Метод решения и шаги интегрирования.

Глава III. Вариации термосферных параметров в период геомагнитных бурь апреля 2002 года.

3.1. Введение.

3.2. Температура нейтрального газа.

3.3. Нейтральный состав.

3.3.1. Концентрация атомарного кислорода.

3.3.2. Концентрация молекулярного азота.

3.3.3. Отношение концентраций R=n(0)/n(Nz).

3.4. Термосферный ветер.

3.5. Выводы.

Глава IV. Проблема экваториального минимума плотности нейтрального газа.

4.1. Введение.

4.2. Температура и плотность нейтрального газа в модельных расчетах.

4.3. Влияние магнитосферных источников энергии и импульса на характер распределения температуры и плотности нейтрального газа.

4.4. Влияние других механизмов нагрева и охлаждения на распределение температуры и плотности нейтрального газа в модельных расчетах.

4.4.1. Нагрев нейтрального газа.

4.4.2. Охлаждение нейтрального газа за счет излучения.

4.5. Влияние начальных и граничных условий.

4.6. Сеточные эффекты.

4.7. Где же находится минимум?.

4.8. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Математическое моделирование спокойной и возмущенной верхней термосферы»

Диссертация посвящена исследованию физических процессов, протекающих в спокойной и магнитно-возмущенной термосфере Земли, методом математического моделирования с использованием теоретической самосогласованной модели верхней атмосферы Земли UAM (Upper Atmosphere Model), рассматривающей термосферу, ионосферу и внутреннюю магнитосферу Земли как единую систему, и эмпирических моделей, описывающих состав и тепловой режим термосферы Земли NRLMSISE-00 (Naval Research Laboratory Mass Spectrometer and Incoherent Scatter Extended) или сокращенно MSIS, а также термосферную горизонтальную циркуляцию HWM93 (Horizontal Wind Model).

Актуальность проблемы. Важность изучения процессов в термосфере Земли связана с тем, что изменения плотности нейтральной атмосферы определяют торможение и время жизни искусственных спутников Земли. Нейтральная атмосфера является причиной существования ионосферы, поэтому любые изменения, происходящие в ее химическом составе, тепловом или ветровом режиме, оказывают влияние на ионный состав и концентрацию электронов в ионосфере, и через это - на условия радиосвязи и радионавигации. В свою очередь, ионосфера передает нейтральному газу энергию солнечного ионизирующего излучения по цепочке фотоны - фотоэлектроны - тепловые электроны - ионы, и энергию солнечного ветра через нагрев токами и дрейфами плазмы, изменяя тепловой режим термосферы и термосферную циркуляцию.

Одним из методов исследования атмосферы является математическое моделирование, которое представляет собой количественное описание пространственных и временных вариаций атмосферных параметров. Такое описание может быть представлено двумя способами. Во-первых, в виде таблиц и графиков, полученных путем усреднения данных наблюдений, их систематизации и аппроксимации с помощью аналитических формул. Объединенные вместе таблицы, графики и аппроксимирующие формулы представляют собой так называемые эмпирические модели.

Во-вторых, в виде системы уравнений динамики атмосферы, которые решаются теми или иными численными методами. Такая совокупность математических уравнений, описывающих действующие в среде физические законы, начальных и граничных условий, численных методов, алгоритмов решения и программ численной и компьютерной реализаций алгоритмов, называется теоретической, численной или математической моделью.

Эмпирические модели, основанные на осреднении данных наблюдений, сглаживают изменения в составе, температурном и ветровом режиме, особенно в возмущенных условиях. Это обусловлено тем, что экспериментальных данных о вариациях параметров термосферы недостаточно из-за отсутствия регулярных наблюдений на разных широтах, высотах, в разное время суток в силу ограниченности траекторий спутников и наземных пунктов наблюдений, и пробелы в данных наблюдений заполняются путем интерполяции и экстраполяции.

В теоретических самосогласованных моделях для получения адекватных результатов должны быть учтены фотохимия, динамика и энергетика как нейтральных, так и заряженных частиц, взаимодействие между ними и взаимосвязь различных областей околоземного пространства. Теоретические модели позволяют проводить численные эксперименты с учетом или, наоборот, с исключением из модели различных физических процессов, что позволяет оценивать влияние этих процессов на те или иные атмосферные параметры и интерпретировать экспериментальные данные.

Следует отметить, что эмпирические и теоретические модели должны использоваться в комплексе. В частности, эмпирические модели можно применять для создания начальных и граничных условий для теоретических моделей, а так же для сравнения результатов, полученных с помощью теоретических и эмпирических моделей между собой и с экспериментом. Такое сравнение позволяет корректировать модели и повышать их адекватность в описании реальной атмосферы.

Цель диссертационной работы - провести исследование и дать физическую интерпретацию выявленных в последние годы с помощью радарных и спутниковых наблюдений особенностей поведения термосферы Земли, связанных с термосферно-ионосферным взаимодействием, как в спокойных, так и в геомагнитно возмущенных условиях с помощью глобальной численной модели верхней атмосферы Земли UAM (Upper Atmosphere Model), сопоставить полученные результаты с эмпирическими моделями состава и теплового режима термосферы NRLMSISE-00 (Naval Research Laboratory Mass Spectrometer and Incoherent Scatter Extended), или сокращенно MSIS и термосферного ветра HWM93 (Horizontal Wind Model) и экспериментальными данными, и выяснить какие модели наиболее адекватно воспроизводят реальные геофизические условия.

Для достижения цели были поставлены задачи: 1. На основе численных экспериментов с помощью модели UAJVI определить чувствительность результатов расчетов глобальной динамики термосферы к изменению входных параметров модели, начальных и граничных условий и характеристик пространственно-временной сетки интегрирования.

2. Провести сопоставление основных термосферных параметров, рассчитанных по модели UAM с данными современных эмпирических моделей температуры, плотности, состава нейтральных частиц (MSIS) и скорости термосферного ветра (HWM) и данными измерений как для спокойных условий, так и для периодов конкретных геомагнитных бурь.

3. Для конкретных геомагнитных бурь с помощью модели UAM определить как общие закономерности, так и относительно локальные особенности глобального перераспределения основных параме тров термосферы.

4. С помощью модели UAM определить относительный вклад основных причин нагрева и охлаждения термосферы в формирование приэкваториальных минимумов температуры и плотности верхней термосферы в дневные часы на высоте ~ 400 км.

5. Выявить механизм формирования приэкваториальных минимумов температуры и плотности верхней термосферы на дневной стороне.

Для изучения влияния спокойных и геомагнитно-возмущенных условий на состав, тепловой и ветровой режимы термосферы был выбран апрель 2002 года. В этот период произошли сильные магнитные бури, которые были предсказаны заранее из наблюдений за активностью Солнца, и для наблюдения за ними была организована целая международная кампания. Совместно работали практически все (7) установки некогерентного рассеяния в диапазоне широт от 29,4°N до 74,1°N, а так же велись наблюдения со спутников. Такие скоординированные действия позволили собрать обширные экспериментальные данные, особенно по ионосферным параметрам, таким как, электронная концентрация, электронная и ионная температура и скорость дрейфа. Из радарных измерений в обсерватории Миллстоун Хилл были извлечены значения скорости термосферного ветра над установкой некогерентного рассеяния, а спутниковые измерения позволили получить данные о плотности нейтрального газа.

В этот же период времени (2002 год) акселерометром спутника CHAMP проводились измерения плотности нейтрального газа на высотах около 400 км. Измерения выявили ранее неизвестную особенность в глобальном распределении плотности - на дневной стороне в приэкваториальной области был обнаружен ее минимум. Эта и другие особенности поведения термосферы в указанный период времени и явились предметом исследования диссертационной работы.

Метод исследования. Исследование поведения термосферы Земли в геомагнитно-спокойных и возмущенных условиях проводилось методом математического моделирования с помощью глобальной численной физико-математической модели верхней атмосферы Земли UAM, в которой термосфера, ионосфера и внутренняя магнитосфера Земли рассматриваются как единая система. В модели UAM решаются уравнения непрерывности, движения и теплового баланса для нейтральных и заряженных частиц, а так же уравнение для потенциала электрического поля. В модели реализована возможность подключения в виде отдельных модулей эмпирических моделей теплового режима и состава термосферы NRLMSISE-00 и скорости горизонтального термосферного ветра HWM93, что позволяет не только рассчитывать основные термосферные параметры путем решения уравнений, но и получать напрямую из эмпирических моделей.

Научная новизна проведенных исследований определяется как использованием глобальной численной модели верхней атмосферы Земли (UAM) в качестве инструмента исследований глобальной динамики термосферы в комплексе с эмпирическими моделями термосферы и экспериментальными данными о параметрах термосферы, так и результатами, полученными впервые:

1. Для конкретных геомагнитных бурь с помощью модели UAM выделены как общие закономерности, так и относительно локальные особенности глобального перераспределения основных параметров термосферы, включая такие новые свойства термосферы, как формирование приэкваториальных минимумов в глобальном распределении температуры и плотности нейтрального газа на дневной стороне верхней термосферы (~400 км) и зависимость параметров этих минимумов от геомагнитной активности.

2. На основе численных экспериментов с помощью модели UAM впервые определен относительный вклад основных причин нагрева и охлаждения термосферы в формировании приэкваториальных минимумов температуры и плотности верхней термосферы в дневные часы.

3. Впервые предложен механизм формирования приэкваториальных минимумов температуры и плотности верхней термосферы в дневные часы, в котором основную роль играют солнечное ионизирующее излучение, передающее свою энергию нейтральному газу по цепочке фотоны - фотоэлектроны — тепловые электроны — ионы, и суточное вращение Земли, создающие соответствующую приливную структуру.

Практическая значимость результатов работы состоит в том, что они могут быть использованы как для интерпретации данных наблюдений, так и для совершенствования эмпирических моделей верхней атмосферы как параметров, необходимых для вычисления торможения искусственных спутников Земли и других космических аппаратов. Последнее в значительной степени относится к результатам сопоставления модели UAM с моделью NRLMSISE-00.

Достоверность полученных результатов обусловлена физической обоснованностью известных исходных уравнений и принципов, на которых базируется глобальная численная модель верхней атмосферы UAM, согласием результатов расчетов как с данными измерений параметров термосферы, так и с эмпирическими моделями атмосферы, как обобщением экспериментальных данных.

На защиту выносятся:

1. Выявленная степень точности глобальной теоретической модели верхней атмосферы Земли UAM по параметрам верхней термосферы. Установлено, в частности, что погрешности модели UAM сопоставимы с погрешностями современных эмпирических моделей как для спокойных периодов, так и для периодов геомагнитных бурь. При этом UAM, в отличие от модели MSIS, воспроизводит приэкваториальный минимум плотности нейтральных частиц. Термосферная циркуляция по UAM, в отличие от модели HWM, правильно отражает вихревую структуру этой циркуляции в высоких широтах.

2. Установленный относительный вклад основных причин нагрева и охлаждения термосферы в формирование приэкваториальных минимумов температуры и плотности верхней термосферы в дневные часы; оценена относительная роль основных процессов в глобальной перестройке термосферы в период конкретных геомагнитных бурь.

3. Выявленный механизм формирования приэкваториальных минимумов температуры и плотности верхней термосферы на дневной стороне, в котором основную роль играют солнечное ионизирующее излучение, передающее свою энергию нейтральному газу по цепочке фотоны - фотоэлектроны - тепловые электроны - ионы, и суточное вращение Земли, создающие соответствующую приливную структуру.

Личный вклад автора. Автором с помощью модели UAM выполнены модельные расчеты и численные эксперименты по изучению поведения термосферы Земли в геомагнитно-спокойных и возмущенных условиях. По результатам расчетов построены карты глобального распределения и временные вариации основных термосферных параметров, проведен анализ и дана физическая интерпретация полученных результатов. Автор принимала участие в обсуждении, подготовке и написании тезисов, статей и докладов по теме диссертации.

Апробация работы и публикации. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на Российских и международных конференциях: Всероссийских научно-технических конференциях "Наука и образование" (Мурманск 2002, 2003); Международных научно-технических конференциях "Наука и образование" (Мурманск 2004, 2005, 2006, 2008, 2009); XXV-XXXI семинарах «Physics of Auroral Phenomena» (Апатиты 2002 2003, 2004, 2005, 2006, 2007, 2008, 2009); European Geosciences Union General Assembly 2006 (Vienna, Austria, 2006); 4th, 5th, 6th и 7th International Conference "Problems of Geocosmos" (Санкт-Петербург 2002, 2004, 2006, 2008); IUGG XXIV General Assembly (Perugia, Italy, 2007).

По теме диссертации опубликована 31 работа, из них 3 статьи в журналах из перечня ВАК, 12 работ в трудах научных конференций и 16 тезисов докладов.

Структура диссертации. Данная работа состоит из введения, четырех глав и заключения. Работа содержит 123 страницы текста, в том числе 25 рисунков и 17 страниц библиографии, содержащих 213 ссылок.

Заключение диссертации по теме «Физика атмосферы и гидросферы», Доронина, Елена Николаевна

Основные результаты работы заключаются в следующем: 1. На основе численных экспериментов с помощью глобальной модели верхней атмосферы Земли UAM определена чувствительность результатов расчетов глобальной динамики термосферы к изменению входных параметров модели, начальных условий и характеристик пространственно-временной сетки интегрирования, что позволило выделить наиболее устойчивые закономерности этой динамики, включая асимметрию день-ночь в амплитуде изменения параметров термосферы при переходе от спокойных условий к периодам геомагнитных бурь, существование двухвихревой структуры термосферных ветров в высоких широтах и экваториального минимума в плотности верхней термосферы.

2. На основе сравнения численной модели верхней атмосферы UAM с современными эмпирическими моделями температуры, плотности, состава нейтральных частиц (MSIS) и скорости термосферного ветра (HWM) и данными измерений как для спокойных условий, так и для конкретных геомагнитных бурь показано, что в целом погрешности модели UAM сопоставимы с погрешностями эмпирических моделей. При этом модель UAM, в отличие от модели MSIS, воспроизводит приэкваториальный минимум плотности нейтральных частиц в верхней термосфере. Термосферная циркуляция по модели UAM, в отличие от модели HWM, правильно отражает вихревую структуру этой циркуляции в высоких широтах.

3. Для конкретных геомагнитных бурь с помощью модели UAM выделены как общие закономерности, так и относительно локальные особенности глобального перераспределения основных параметров термосферы, включая такие новые свойства термосферы как формирование приэкваториальных минимумов в глобальном распределении температуры и плотности нейтрального газа на дневной стороне верхней тсрмосферы (~400 км) и зависимость параметров этих минимумов от геомагнитной активности.

4. На основе численных экспериментов с помощью модели UAM определен относительный вклад основных причин нагрева и охлаждения термосферы в формировании приэкваториальных минимумов температуры и плотности верхней термосферы в дневные часы.

5. Предложен механизм формирования приэкваториальных минимумов температуры и плотности верхней термосферы в дневные часы, в котором основную роль играют солнечное ионизирующее излучение, передающее свою энергию нейтральному газу по цепочке фотоны - фотоэлектроны — тепловые электроны — ионы, и суточное вращение Земли, создающие соответствующую приливную структуру.

Таким образом, в результате проделанной работы были решены поставленные задачи изучения глобальной структуры и динамики термосферы Земли в спокойных и возмущенных условиях методами математического моделирования, выделения на этой основе новых свойств термосферы и интерпретации этих свойств.

Заключение

Таким образом, в диссертации проведено исследование особенностей поведения термосферы Земли как в спокойных, так и в геомагнитно возмущенных условиях. Исследованы пространственно-временные вариации температуры и плотности нейтрального газа, концентраций атомарного кислорода и молекулярного азота, отношения концентраций O/N2, скорости термосферного ветра на высотах вблизи максимума Р2-слоя, где состав и тепловой режим термосферы оказывают большое влияние на процессы в ионосфере.

Исследование проводилось методом математического моделирования с помощью глобальной численной физико-математической модели верхней атмосферы Земли UAM, в которой термосфера, ионосфера и внутренняя магнитосфера Земли рассматриваются как единая система. Получены решения физических связанных нелинейных уравнений непрерывности, движения и теплового баланса для нейтральных и заряженных частиц, а также уравнения для потенциала электрического поля для различных геофизических условий с различными входными параметрами и граничными условиями. В ходе расчетов применялись различные шаги пространственного и временного интегрирования.

Результаты расчетов представлены в виде карт глобального распределения и временных вариаций исследуемых параметров на фиксированных высотах, а не для фиксированных уровней давления, как это обычно делают, что позволило провести сопоставление полученных результатов с эмпирическими моделями состава и теплового режима термосферы (NRLMSISE-00) и термосферного ветра (HWM93) и экспериментальными данными. Полученные результаты были проанализированы и дана их физическая интерпретация.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Доронина, Елена Николаевна, 2009 год

1. Alcayde D., Bauer P., Fontanari J. Long-term variations of thermospheric temperature and composition // J. Geophys. Res., V. 79, pp. 629-637, 1974.

2. Alcayde D., Fontanari J., Bauer P. High latitude neutral atmospheric temperature and concentration measurements from the first EISCAT incoherent scatter observations // Ann. Geophysicae, V. 38, pp. 473-480, 1982.

3. Alcayde D., Fontanari J. Neutral temperature and winds from EISCAT CP-3 observations // J. Atmos. Terr. Phys., V. 48, pp. 931-947, 1986.

4. Ainayenc P. Tidal oscillations in the meridional neutral wind at mid latitudes // Radio Sci., V. 9, pp. 281-294, 1974.

5. Antoniadis D.A. Determination of thermospheric quantities from simple ionospheric observations using numerical simulation // J. Atmos. Terr. Phys., v, 39, pp. 531-537, 1977.

6. Appleton E.V., Ingram L.J. Magnetic storms and upper atmospheric ionization // Nature, V. 136, pp. 548-549, 1935.

7. Aruliah A.L., Schoendorf J., Aylward A.D. Modeling the high-latitude equinoctial asymmetry // J. Geophys. Res., V. 102, pp. 27,207-27,216, 1997.

8. Babcook R.R. JR., Evans J.V. Seasonal and solar cycle variations in the thermospheric circulation observed over Millstone Hill // J. Geophys. Res., 84, pp. 7348-7364, 1979.

9. BarlierF., Berger C., Falin J.L., Kockarts G., Thuillier G. A thermospheric model based on satellite drag data // Ann. Geophys., V. 34, pp. 9-24, 1978.

10. Bates D.R. The temperature of upper atmosphere // Proc. Roy. Soc. London, V. 64, No. 381, pp. 805-831, 1951.

11. Berger C., Biancale R., Barlier F., Ill M. Improvement of the empirical thermospheric model DTM: DTM94 a comparative review of various temporal variations and prospects in space geodesy applications // Journal of Geodesy, Vol. 72, p.161-178, 1998.

12. Bernard R. Tides in the E-region observed by incoherent scatter over Saint Santin // J. Geophys. Res, V. 76, pp. 1105-1120, 1974.

13. Bilitza, D., K. Rawer, B. Reinisch (eds.). Path Toward Improved Ionosphere Specification and Forecast Models // Adv. in Space Research, V. 33, No. 6, 2004.

14. Blelly P.L., Fontanari J., Alcayde D., Wu J., Blanc M., Hanse T.L. Observations of the structure and vertical transport of the polar upper ionosphere with the EISCAT-VHF radar // Ann. Geophysicae, V. 10, pp. 394-406, 1992.

15. Blum P.W. The delay between solar activity and density changes in the upper atmosphere // Planetary Space Sci., V. 16, pp. 1427-1440, 1968.

16. Bowmar B.R., Tobiska W.K., Marcos F.A., Valladares C. The JB2006 empirical thermospheric density model // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys., V., pp. 774-793, 2008.

17. Bowyer S., Kimble R., Paresce F., Lampton M., Penegor G. Continuous-readout extreme-ultraviolet airglow spectrometer // Appl. Opt., V. 20, pp. 477-486, 1981.

18. Bruinsma S., Thullier G., Barlier F. The DTM-2000 empirical thermosphere model with new data assimilation and constraints at lower boundary: accuracy and properties // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys., V. 65, pp. 1053-1070, 2003.

19. Buonsanto M.J., Tung Y.-K., Sipler D.P. Neutral atomic oxygen density from nighttime radar and optical wind measurements at Millstone Hill // J. Geophys. Res., V. 97, pp. 86738679, 1992.

20. Buonsanto M.J., Pohlman L.M. Climatology of neutral exospheric temperature above Millstone Hill // J. Geophys. Res., V. 103, pp. 23,381-23,392, 1998.

21. Buonsanto M.J., Witasse O.G. An updated climatology of thermospheric neutral winds and F-region ion drifts above Millstone Hill // J.Geophys.Res., V. 104, pp. 24,675-24,687, 1999.

22. Burns A.G., Kileen T.L., Carignan G.R., Roble R.G. Large enhancements in the O/N2 ratio in the evening sector of the winter hemisphere during geomagnetic storms // J. Geophys. Res., V. 100, No. A8, pp. 14,661-14,671,1995a.

23. Burns A.G., Kileen T.L., Deng W., Carignan G.R., Roble R.G. Geomagnetic storm effects in the low- to middle-latitude upper thermosphere // J. Geophys. Res., V. 100, No. A8, pp. 14,673-14,691,1995b.

24. Burnside R.G., Sulzer M.P., Walker J.C.G. Determination of thermospheric temperatures and neutral densities at Arecibo from the ion energy balance // J. Geophys. Res., V. 93, pp. 8642-8650, 1988.

25. Burnside R.G., Tepley C.A., Sulzer M.P., Fuller-Rowell T.J., Torr D.G., Roble R.G. The neutral thermosphere at Arecibo during geomagnetic storms // J. Geophys. Res., V. 96, pp. 1289-1301, 1991.

26. Codrescu M. V., Roble R. G., Forbes J. M. Interactive ionosphere modeling: a comparison between TIGCM and ionosonde data // J. Geophys. Res., V. 97, No. A6, pp. 8591-8600, 1992.

27. Crowley G., Emery B.A., Roble R.G., Carlson H.C., Knipp D.J. Thermospheric dynamics during September 18-19, 1984, 1, Model simulations // J. Geophys. Res., V. 94, pp. 16,92516,944, 1989a.

28. Chandra S., Stubbe P., The diurnal phase anomaly in the upper atmosphere density and temperature // Planetary Space Sci., V. 18, pp. 1021-1031, 1970.

29. Chapman S., Lindzen R.S. Atmospheric tides: thermal and gravitational // Gordon and Breach, New York, pp. 1-23, 1970.

30. Chiu Y.T. An improved phenomenological model of ionospheric density // J. Atmos. Terr. Phys., V. 37, pp. 1563- 1570, 1975.

31. Danilov A.D., Kalgin Yu.A. Eddy diffusion studies in the lower thermosphere // Adv. Space Research, V. 17, No. 11, p. (11)17-(11)24, 1996.

32. Dickinson R.E., Lagos C.P., Newell R.E. Dynamics of the neutral gas in the thermosphere for small Ross by numbers // J. Geophys. Res., V. 73, pp. 4299-4313, 1968.

33. Dickinson R.E., Ridley E.C., Roble R.G. A three-dimensional, time-dependent general circulation model of the thermosphere // J. Geophys. Res., V. 86, pp. 1499-1512, 1981.

34. Dickinson R.E., Ridley E.C., Roble R.G. Thermospheric general circulation with coupled dynamics and composition // J. Atmos. Sci., V. 41, pp. 205-219, 1984.

35. Doronina E.N., Namgaladze A.A., Forster M. A Model Interpretation of the CHAMP Neutral Mass Density Measurements // Proceedings of the 6th International Conference "Problems of Geocosmos", St. Petersburg, pp. 58-61, 2006.

36. Duncan R.A. F-region seasonal and magnetic-storm behaviour // J. Atmos. Terr. Phys., V. 31, pp. 59-70, 1969.

37. Drob D.P., Meier R.R., Picone J.M., Strickland A.C. Atomic oxygen in the thennosphere during the July 13, 1982, solar proton event deduced from far ultraviolet images // J. Geophys. Res., V. 104, pp. 4267-4278, 1999.

38. De Vries L.L., Friday E.W., Jones L.C. Analysis of density data reduced from low-altitude, high resolution satellite tracking data // Space Res., V. 7, pp. 1173-1182, 1967.

39. Evans J.V., Oliver W.L., Salah J.E. Thermospheric properties as deduced from incoherent measurements //. J. Atmos. Terr. Phys., V. 41, pp. 259-278, 1979.

40. Engebretson M. J., Maucrsberger K., Kayser D. C., Potter W. E., Nier A. O. Empirical model of atomic nitrogen in the upper thermosphere // J. Geophys. Res., V. 82, pp. 461-471, 1977.

41. Fesen C.G. Simulations of the low-latitude midnight temperature maximum // J. Geophys. Res., V. 101, pp. 26,863-26,874, 1996.

42. Forbes J.M., Garrett H.B. Theoretical studies of atmospheric tides // Rev. Geophys., V. 17, pp. 1951-1981, 1979.

43. Forbes J.M., Zhang X., Talaat E.R., Ward W. Nonmigrating diurnal tides in the thermosphere //J. Geophys. Res., V. 108, No. Al, 1033, doi: 10.1029/2002JA009262, 2003.

44. Forbes J.M., Lu G., Bruinsma S., Nerem S., Zhang X. Thermosphere density variations due to the 15-24 April 2002 solar events from C1TAMP/STAR accelerometer measurements // J. Geophys. Res., V.110, A12S27, doi: 10.1029/2004JA010856, 2005.

45. Forster M., Jakowski N. The Nighttime Winter Anomaly (NWA) effect in the American sector as a consequence of interhemispheric ionospheric coupling // Pure Appl. Geophys., V. 127, pp. 447-471, 1988.

46. Friedman M.P. A three-dimensional model of the upper atmosphere // SAO Special Report, V. 250, pp.1-115, 1967.

47. Fujii R., Nozawa S., Buchert C.S., Brekke A. Statistical characteristics of electromagnetic energy transfer between the magnetosphere, the ionosphere, and the thermosphere // J. Geophys. Res., V. 104, pp. 2357-2366, 1999.

48. Fuller-Rowell T.J., Rees D. A three-dimensional time-dependent global model of the thermosphere // J. Atmos. Sci., V. 37, pp. 2545-2567, 1980.

49. Fuller-Rowell T.J., Rees D. A three-dimensional, time-dependent simulation of the global response of the thermosphere to a geomagnetic substorm // J. Atmos. Terr. Phys., V. 43, pp. 701-721, 1981.

50. Fuller-Rowell T.J., Rees D. Derivation of a conservative equation for mean molecular weight for a two constituent gas within a three-dimensional time-dependent model of the thermosphere // Planet. Space Sci., V. 31, pp. 1209-1222, 1983.

51. Fuller-Rowell T.J., Rees D., Quegan S., Bailey G.J., Moffett R.J. The effect of realistic conductivities on the high-latitude neutral thermospheric circulation // Planet, Space Sci., V. 32, pp. 469-480, 1984.

52. Fuller-Rowell T.J., Rees D., Quegan S., Moffett R.J., Bailey G.J. Interactions between neutral thermospheric composition and the polar ionosphere using a coupled ionosphere-thermosphere model // J. Geophys. Res., V. 92, pp. 7744-7748, 1987.

53. Fuller-Rowell T.J., Rees D., Tinsley B.A., Rishbeth H., Rodger A.S., Quegan S. Modelling the response of the thermosphere and ionosphere to geomagnetic storms: effects of a mid-latitude heat source // Adv. Space Res., V. 10(6), pp. 215-224,1989.

54. Fuller-Rowell T.J., Rees D., Quegan S., Moffett R.J., Codrescu M.V., Millward G.H. A Coupled Thermosphere-ionosphere Model (CTIM) // in STEP Handbook on Ionospheric Models, edited by R. W. Schunk, pp. 217- 238, Utah State Univ., Logan, Utah, 1996.

55. Hagan M.E., Forbes J.M., Vial F. A numerical investigation of the propagation of the quasi 2-day wave into the lower thermosphere // J. Geophys. Res., V. 98, pp. 23,193-23,205, 1993.

56. Hagan M.E., Chang J.L., Avery S.K. GSWM estimates of non-migrating tidal effects // J. Geophys. Res., V. 102, pp. 16,439-16,452, 1997.

57. Hagan M.E., Roble R.G., Hackney J. Migrating thermospheric tides // J. Geophys. Res., V. 106, pp. 12,739-12,752, 2001.

58. Hagan M.E., Forbes J.M. Migrating and nonmigrating semidiurnal tides in the upper atmosphere excited by tropospheric latent heat release // J. Geophys. Res., V. 108, No. A2, 1062, doi: 10.1029/2002JA009466, 2003.

59. Hall C.M., Breklte A., Martynenko O.V., Namgaladze A.A. Turbulent energy dissipation in the high-latitude mesosphere: The PGI97 model // Atmos. Sol.-Terr. Phys., V. 60, pp. 331336, 1998.

60. Harper R.M., Wand R.H., Zamlutti C.J., Farley D.T. E-region ion drifts and winds from incoherent scatter measurements al Arecibo // J. Geophys. Res., V. 81, pp. 25-35, 1976.

61. Harris I., Priester W. Time dependent structure of the upper atmosphere // J. Atmos. Sci., V. 19, pp. 286-301, 1962.

62. Harris I., Priester W. Of the diurnal variation of the upper atmosphere // J. Atmos. Sci., V. 22, pp. 3-10, 1965.

63. Hays P.B., Wu D.L., Burrage M.D., Grell D.A., Grassl H.J., Lieberman R.S., Marshall A.R., Morton Y.T., Ortland D.A., Skinner W.R. Observations of the diurnal tide from space // J.Atmos. Sci., V. 51, pp. 3077-3093, 1994.

64. Hedin A.E., Reber C.A. Longitudinal variations of thermospheric composition indicating magnetic control of polar heat input // J. Geophys. Res., V. 77, pp. 2871-2879, 1972

65. Hedin A.E., Mayr H.G., Reber C.A., Spenser N.W., Carignan G.R. Empirical model of global thermospheric temperature and composition based on data from the Ogo 6 quadrupole mass spectrometer//J. Geophys. Res., V. 79, pp. 215-225, 1974.

66. Hedin A.E., Reber C. A., Newton G.P., Spencer N. W., Brinton H.C., Mayr H.G., Potter W.E. A global thermospheric model based on mass spectrometer and incoherent scatter data, MSIS 2, Composition // J. Geophys. Res., V. 82, No. 16, pp. 2148-2156, 1977b.

67. Hedin A.E., Reber C.A., Spencer N.W., Brinton H.C., Kayser D.C. Global model of longitude/UT variations in thermospheric composition and temperature based on mass spectrometer data // J. Geophys. Res., V. 84, No. Al, pp. 1-9, 1979.

68. Hedin A.E. A revised thermospheric model based on mass spectrometer and incoherent scatter data: MSIS-83 //J. Geophys. Res., V. 88, No. A12, pp. 10,170-10,188, 1983.

69. Hedin A.E. MSIS-86 thermospheric model // J. Geophys. Res., V. 92, No. A5, pp. 46494662, 1987.

70. Hedin A.E., Spencer N.W., Killen T.L., Empirical global model of upper thermosphere winds based on Atmosphere and Dynamics Explorer satellite data // J. Geophys. Res., V. 93, pp. 9959-9978, 1988.

71. Hedin A.E. Extension of the MSIS thermospheric model into the middle and lower atmosphere // J. Geophys. Res., V. 96, No. A2, pp. 1159-1172, 1991a.

72. Hernandez G., Roble R.G. Thermospheric nighttime neutral temperature and winds over Fritz Peak Observatory: Observed and calculated solar cycle variation // J.' Geophys. Res., V. 100, No. A8, pp. 14,647-14,659, 1995.

73. Носке К. Tidal variations in the high-latitude E- and F-region observed by EISCAT // Ann. Geophys., V. 14, pp. 201-210, 1996.

74. Iijima Т., Potemra T. A. The amplitude distribution of field-aligned currents at northern high-latitudes observed by TRIAD // J. Geophys. Res, V.76, No. 13, pp. 2165-2174, 1976.

75. Immel T.J., Craven J.D., Frank L.A. Influence of IMF By on large-scale decreases of О column density at middle latitudes // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys., V. 59, pp. 725-736, 1997.

76. Immel T.J., Craven J.D., Nicholas A.C. The DE-1 auroral imager's response to the FUV dayglow for thermospheric studies // J. Atmos. Sol.-Terr. Phys., V. 62, pp. 47-64, 2000.

77. Immel T. J., Crowley G., Craven J.D., Roble R.G. Dayside enhancements of thermospheric O/N2 following magnetic storm onset //J.Geophys.Res., V.106, N0.A8, pp.15,471-15,488, 2001.

78. Igi S., Oliver W.L., Ogawa T. Solar cycle variations of the thermospheric meridional wind over Japan derived from measurements of hmF2 // J.Geophys.Res., V. 104, pp. 22,42722,431, 1999.

79. Isakov M.N. On theoretical models of the structure and dynamics of the Earth's thermosphere // Space Sci. Rev., V. 12, pp. 261-298, 1971.

80. Jacchia L.G. Static diffusion models of the upper atmosphere with empirical temperature profiles // SAO Special Report, No. 170, 1964.

81. Jacchia L.G. New static models of the thermosphere and exosphere with empirical temperature profiles // SAO Special Report, No. 313, 1970.93.